Første detaljerede kig på, hvordan molekylært pariserhjul leverer protoner til cellulære fabrikker

Et team af forskere har fået det første detaljerede kig på, hvordan et molekylært pariserhjul leverer protoner til cellulære fabrikker, hvilket giver ny indsigt i, hvordan celler genererer energi.

Forskningen, offentliggjort i tidsskriftet Nature, fokuserer på et proteinkompleks kaldet ATP-syntasen, som findes i mitokondriers indre membraner, cellernes kraftværker. ATP-syntase bruger energien fra en protongradient til at generere adenosintrifosfat (ATP), cellens vigtigste energivaluta.

ATP-syntasekomplekset består af to roterende underenheder, kaldet F1- og F0-underenhederne. F1-underenheden indeholder det katalytiske sted, hvor ATP syntetiseres, mens F0-underenheden er ansvarlig for at generere protongradienten.

Den nye undersøgelse, ledet af forskere ved University of California, Berkeley, afslører, hvordan F0-underenheden af ​​ATP-syntase bruger en række protonbindingssteder til at transportere protoner over membranen. Protonerne er bundet til stederne i en bestemt rækkefølge, og efterhånden som F0-underenheden roterer, føres protonerne fra det ene sted til det næste, indtil de når det katalytiske sted i F1-underenheden.

Denne proces ligner den måde, et pariserhjul transporterer mennesker fra et sted til et andet. Protonerne er bundet til de protonbindingssteder, som mennesker er bundet til sæderne i et pariserhjul. Mens pariserhjulet roterer, transporteres personerne til toppen af ​​hjulet, hvor de kan gå fra borde.

I tilfælde af ATP-syntase transporteres protonerne til det katalytiske sted, hvor de bruges til at generere ATP. Denne proces er afgørende for cellens overlevelse, da ATP er nødvendig for en række cellulære funktioner, herunder cellevækst, bevægelse og stofskifte.

Den nye undersøgelse giver en detaljeret forståelse af, hvordan ATP-syntase virker, og det kan føre til udviklingen af ​​nye lægemidler, der er rettet mod dette kompleks. Sådanne lægemidler kan bruges til at behandle en række sygdomme, herunder kræft og hjertesygdomme.

"Denne forskning er et stort gennembrud i vores forståelse af, hvordan celler genererer energi," sagde seniorforfatter Dr. John Walker, professor i molekylærbiologi ved University of California, Berkeley. "Indsigten opnået fra denne undersøgelse kan føre til udviklingen af ​​nye behandlinger for en række sygdomme."